ITMI20110376A1 - Aerogeneratore raffreddato a fluido - Google Patents

Description

“AEROGENERATORE RAFFREDDATO A FLUIDOâ€

La presente invenzione riguarda un aerogeneratore raffreddato a fluido.

In particolare la presente invenzione riguarda un aerogeneratore comprendente almeno una macchina elettrica, la quale comprende uno statore provvisto di una struttura di supporto statorica e una pluralità di settori attivi statorici supportarti dalla struttura di supporto statorica; e un rotore girevole attorno ad un asse di rotazione e provvisto di una struttura di supporto rotorica e una pluralità di settori attivi rotorici supportati dalla struttura di supporto rotorica; e un sistema di raffreddamento comprendente un circuito di raffreddamento in cui circola un fluido di raffreddamento, preferibilmente aria.

Impianti eolici del tipo sopra identificato sono descritti nei documenti EP 2,136,077; WO 2010/069954; EP 1525396; CA 2379161; e US 2006/0145484.

Generalmente, i sistemi di raffreddamento di tipo noto non sempre sono in grado di raffreddare efficacemente la macchina elettrica quando opera in zone particolarmente critiche.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un aerogeneratore raffreddato a fluido che abbia un’elevata efficienza di raffreddamento.

Un ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ quello di realizzare un aerogeneratore raffreddato a fluido semplice ed economico.

Secondo la presente invenzione à ̈ realizzato un aerogeneratore raffreddato a fluido comprendente almeno una macchina elettrica, la quale comprende uno statore provvisto di una struttura di supporto statorica e una pluralità di settori attivi statorici supportarti dalla struttura di supporto statorica, e un rotore girevole attorno ad un asse di rotazione e provvisto di una struttura di supporto rotorica e una pluralità di settori attivi rotorici supportati dalla struttura di supporto rotorica; e un sistema di raffreddamento comprendente un circuito di raffreddamento estendentesi, in parte, lungo una pluralità di canali passanti adiacenti ad almeno uno fra i settori attivi rotorici e i settori attivi statorici.

Grazie alla presente invenzione la pluralità di settori attivi rotorici à ̈ direttamente a contatto con un flusso di fluido di raffreddamento dedicato ed in grado di asportare il calore generato dagli stessi.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione la pluralità di canali passanti comprende un canale passante anulare estendentesi attorno all’asse di rotazione e adiacente ai settori attivi rotorici e ai settori attivi statorici.

Secondo una preferita forma di attuazione della presente invenzione la pluralità di canali passanti comprende una pluralità di canali passanti rettilinei, ciascuno dei quali à ̈ adiacente a un rispettivo settore attivo rotorico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di suoi esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di un aerogeneratore realizzato secondo la presente invenzione;

- la figura 2 à ̈ una vista in elevazione frontale, in scala ingrandita, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di una particolare dell’aerogeneratore della figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista in elevazione frontale, in scala ingrandita, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare ingrandito della figura 2;

- la figura 4 Ã ̈ una vista in elevazione frontale, in scala ingrandita, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare ingrandito della figura 2;

- la figura 5 Ã ̈ una vista in elevazione frontale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare di una forma alternativa di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 6 à ̈ una vista in elevazione frontale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare di un’altra forma alternativa di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 7 à ̈ una vista in elevazione frontale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare di un’altra forma alternativa di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 8 à ̈ una vista in elevazione frontale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione di un particolare di un’altra forma alternativa di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione;

- la figura 9 à ̈ una vista in elevazione prospettica, con parti asportate per chiarezza di un particolare dell’aerogeneratore di figura 1;

- la figura 10 à ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di un’altra forma di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione; e

- la figura 11 à ̈ una vista in elevazione laterale, con parti asportate per chiarezza e parti in sezione, di un’altra forma di attuazione di un aerogeneratore realizzato in accordo con la presente invenzione.

Con riferimento alla figura 1, con 1 à ̈ indicato nel suo complesso un aerogeneratore, il quale comprende un pilone 2 (visibile in parte) che si estende lungo un asse A1 verticale, una navicella 3 che à ̈ montata all’estremità superiore del pilone 2 ed à ̈ girevole rispetto al pilone 2 attorno all’asse A1; un mozzo 4 montato in modo girevole rispetto alla navicella 3 attorno ad un asse di rotazione A2 trasversale all’asse A1; tre pale 5 (solo due delle quali mostrate nella figura 1) e una macchina elettrica 6.

La navicella 3 comprende un corpo cavo accoppiato in modo girevole attorno all’asse A1 all’estremità superiore del pilone 2 ed à ̈ atta a supportare la macchina elettrica 6 comprendente un rotore 7 e uno statore 8 distanziati da un canale passante anulare 9. Nella fattispecie illustrata, la macchina elettrica 6 à ̈ di tipo a anello: il rotore 7 à ̈ cavo e comprende una struttura di supporto rotorica 10 avente una forma sostanzialmente cilindrica estendentesi attorno all’asse di rotazione A2, mentre lo statore 8 comprende una struttura di supporto statorica 11 avente una forma sostanzialmente cilindrica estendentesi attorno all’asse di rotazione A2. Il mozzo 4 à ̈ cavo, ed à ̈ collegato direttamente al rotore 7, ossia alla struttura di supporto rotorica 10, mentre lo statore 8 à ̈ collegato al corpo cavo della navicella 3. In altre parole, la struttura di supporto statorica 11 à ̈ collegata direttamente al corpo cavo della navicella 3 ed à ̈ disposta a contatto dell’ambiente esterno. Nella fattispecie illustrata, lo statore 8 si estende attorno al rotore 7, e la macchina elettrica 6 à ̈ di tipo sincrono a magneti permanenti. Il mozzo 4 e il rotore 7 sono accoppiati l’uno all’altro e sono supportati da un cuscinetto 12, il quale à ̈ a sua volta supportato dalla navicella 3.

Inoltre la struttura di supporto rotorica 10 à ̈ connessa al mozzo 4 e presenta un settore anulare 13, il quale si estende per un tratto in maniera trasversale all†̃asse di rotazione A2, in prossimità del cuscinetto 12, e presenta delle aperture 14.

Inoltre, la navicella 3 e il mozzo 4 sono configurate in modo che lo scambio di aria con l’esterno sia nullo o trascurabile. In altre parole, la navicella 3 e il mozzo 4 definiscono al loro interno una superficie chiusa, che non ha scambi di aria con l’ambiente circostante.

Secondo una variante non illustrata nelle figure allegate, il rotore si estende attorno allo statore.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il rotore 7 comprende una pluralità di settori attivi rotorici 15, mentre lo statore 8 comprende una pluralità di settori attivi statorici 16 comprendenti avvolgimenti statorici non illustrati nelle figure allegate. La pluralità di settori attivi rotorici 15 e la pluralità di settori attivi statorici 16 sono affacciati e separati dal canale passante anulare 9.

Ciascun settore attivo rotorico 15 comprende moduli magnetizzati 17 e guide magnetiche 18 ed à ̈ supportato dalla struttura di supporto rotorica 10 in modo da formare un canale passante rettilineo 19 racchiuso tra il settore attivo rotorico 15 e la struttura di supporto rotorica 10. La struttura di supporto rotorica 10 à ̈ schematizzata nella figura 2 come un unico corpo, nella forma di attuazione può essere definita da un unico corpo (monoblocco) con dei bracci 20 configurati per sostenere le guide magnetiche 18 oppure può essere definita da un cilindro rotorico cavo e da pinze fissate al cilindro rotorico cavo tramite bulloni di fissaggio e configurate per sostenere le guide magnetiche.

Con riferimento alla figura 2, ciascun settore attivo rotorico 15 comprende almeno due moduli magnetizzati 17 in contatto tra loro, perfettamente affacciati e impilati radialmente, rispetto all’asse di rotazione A2 (figura 1) a formare gruppi di moduli magnetizzati 17, i quali, a loro volta, sono disposti in successione parallelamente all’asse di rotazione A2 (figura 1) lungo l’intero settore attivo rotorico 15. In altre parole, ciascun settore attivo rotorico 15 comprende almeno due file di moduli magnetizzati 17.

I moduli magnetizzati 17 sono serrati fra due guide magnetiche 18 costituite ciascuna da rispettivi pacchi di lamierini.

In maggiore dettaglio come mostrato nella figura 2, ciascun canale passante rettilineo 19 Ã ̈ delimitato, da un lato, da un rispettivo modulo magnetizzato 17 e da una rispettiva coppia di guide magnetiche 18, e, dal lato opposto, dalla struttura di supporto rotorica 10, e lateralmente dai bracci 20 della struttura di supporto rotorica 10.

Secondo una forma di attuazione alternativa illustrata nelle figure 2 e 3, una porzione del canale passante 19 definita dalla struttura di supporto rotorica 10 presenta un profilo a dente di sega (illustrato con linee tratteggiate) per aumentare la superficie di scambio termico.

Secondo un’altra forma di attuazione alternativa illustrata nelle figure 2 e 4, una porzione del canale passante 19 definita dalla struttura di supporto rotorica 10 presenta delle alette (illustrate con linee tratteggiate) per aumentare la superficie di scambio termico.

Secondo una forma di attuazione alternativa illustrata nella figura 5, i canali passanti rettilinei 19 comprendono canali passanti intermedi 21 ricavati tra le file di moduli magnetizzati 17. In maggior dettaglio, i moduli magnetizzati 17 di ciascuna fila sono a contatto con i moduli magnetizzati 17 dell’altra fila e sono sagomati in modo da definire almeno un canale passante intermedio 21.

Secondo una forma di attuazione alternativa illustrata nella figura 6, i moduli magnetizzati 17 non sono in contatto tra loro e le guide magnetiche 18 sono sagomate in modo da definire delle sedi per alloggiare i moduli magnetizzati 17. I canali passanti intermedi 21 sono definiti tra una fila di moduli magnetizzati 17 e un’altra fila adiacente di moduli magnetizzati 17.

Nella forma di attuazione alternativa illustrata nella figura 7, la macchina elettrica 6 comprende un elemento di protezione 22 affacciato allo statore 8 e a contatto con la fila di moduli magnetizzati 17 adiacente allo statore 8. La macchina elettrica 6 inoltre comprende un elemento di protezione 23 a contatto con la fila di moduli magnetizzati 17 adiacente alla struttura di supporto rotorica 10 e affacciato alla struttura di supporto rotorica 10.

Nella forma di attuazione alternativa illustrata nella figura 8, i moduli magnetizzati 17 sono sagomati in modo da aumentare la superficie di scambio con il fluido di raffreddamento all’interno dei canali passanti rettilinei 19 e del canale passante anulare 9.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il canale passante anulare 9 e i canali passanti rettilinei 19 si estendono parallelamente all’asse di rotazione A2 e sono compresi fra la struttura di supporto rotorica 10 e la struttura di supporto statorica 11. Di fatto, i canali passanti rettilinei 19, e il canale passante anulare 9 si estendono assialmente fra due estremità opposte 24 e 25.

Lo statore 8 comprende delle alette di raffreddamento 26 fissate sulla struttura di supporto statorica 11 dalla banda opposta rispetto ai settori attivi statorici 16.

L’aerogeneratore 1 comprende un sistema di raffreddamento 27 che à ̈ supportato dalla navicella 3 e comprende un circuito di raffreddamento 28 (figura 1) per raffreddare la macchina elettrica 6 tramite un fluido di raffreddamento. Nella fattispecie illustrata nelle figure allegate il fluido di raffreddamento à ̈ gassoso, e in particolare à ̈ aria.

Con riferimento alle figure 1 e 2, il circuito di raffreddamento 28 si estende, in parte, lungo il canale passante anulare 9 e i canali passanti rettilinei 19 in modo da raffreddare in modo efficace i moduli magnetizzati 17. Nella fattispecie, il flusso di fluido di raffreddamento percorre i canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 dall’estremità 24 di ingresso del fluido di raffreddamento all’estremità 25 di uscita del fluido di raffreddamento parallelamente all’asse di rotazione A2.

Con riferimento alle figure 1 e 9, il sistema di raffreddamento 27 comprende un gruppo di aspirazione 29 del fluido di raffreddamento comprendente tubi 30 e bocche di aspirazione 31 disposte affacciate all’estremità 25 di uscita e a coprire almeno un settore angolare per far fluire il fluido di raffreddamento all’interno dei canali passanti anulari e rettilinei 9 e 19. Il circuito di raffreddamento 28 à ̈ un circuito chiuso e si estende, in parte, lungo il gruppo di aspirazione 29. Il gruppo di aspirazione 29 comprende uno scambiatore di calore 32 disposto sulla superficie esterna della navicella 3 e collegato ai tubi 30 per ricevere l’aria calda da raffreddare; una bocca di mandata 33 per alimentare l’aria raffreddata all’interno della navicella 3 e un ventilatore 34 disposto tra la bocca di mandata 33 e lo scambiatore di calore 32 per aumentare il flusso d’aria raffreddata in uscita alla bocca di mandata 33.

Il gruppo di aspirazione 29 comprende un circuito esterno 35 accoppiato allo scambiatore di calore 32 in cui circola aria esterna. Lo scambiatore di calore 32 raffredda l’aria interna alla navicella 3 attraverso l’aria esterna del circuito esterno 35.

Inoltre il gruppo di aspirazione 29 Ã ̈ solidale alla navicella 3, in particolare i tubi 30, le bocche di aspirazione 31, lo scambiatore di calore 32, la bocca di mandata 33, il ventilatore 34 e il circuito esterno 35 sono solidali alla navicella 3.

Il circuito di raffreddamento 28 si estende, in parte, fra la bocca di mandata 33 e l’estremità 24 di ingresso del fluido di raffreddamento passando attraverso le aperture 14. In maggior dettaglio, il circuito di raffreddamento 28 si estende, in parte, all’interno della navicella 3 ed à ̈ determinato dalla configurazione della macchina elettrica 6 e della navicella 3. In altre parole, la depressione determinata dalle bocche di aspirazione 31 all’interno dei canali passanti anulari 9 e dei canali passanti rettilinei 19 determina l’aspirazione della aria raffreddata dalla bocca di mandata 33 all’estremità 24 di ingresso dei canali passanti rettilinei e anulari 19 e 9 passando attraverso le aperture 14.

In uso, il fluido di raffreddamento dopo essere stato raffreddato dallo scambiatore di calore 32 fuoriesce dalla bocca di mandata 33, da cui viene attirato dalla depressione provocata nel canale passante anulare 9 e nei canali passanti rettilinei 19 dalla bocca di aspirazione 31, e dopo aver attraversato le aperture 14, giunge all’estremità 24 di ingresso del fluido di raffreddamento. Dall’estremità 24 di ingresso viene aspirato dalla bocca di aspirazione 31 percorrendo il canale anulare passante 9 e la pluralità di canali passanti rettilinei 19 fino all’estremità 25 di uscita. In particolare, il fluido di raffreddamento percorrendo il canale passante anulare 9 e la pluralità di canali passanti rettilinei 19 sottrae calore ai settori attivi rotorici 15, in particolare ai moduli magnetizzati 17, e ai settori attivi statorici 16. Infine, il fluido di raffreddamento caldo, attraverso i tubi 30, arriva allo scambiatore di calore 32, il quale raffredda l’aria attraverso il circuito esterno 35.

Inoltre, in uso l’aria esterna attraversa le alette di raffreddamento 26, le quali contribuiscono ad aumentare la superficie di scambio termico fra l’aria e la struttura di supporto statorica 11.

Secondo una forma di attuazione alternativa raffigurata nella figura 10, le parti uguali all’aerogeneratore della precedente forma di attuazione mantengono gli stessi numeri mentre à ̈ omesso lo scambiatore di calore 32, la bocca di mandata 33, il ventilatore 34 e il circuito esterno 35 del sistema di raffreddamento 27. Di conseguenza, il sistema di raffreddamento 27 à ̈ sostituito dal sistema di raffreddamento 127; il circuito di raffreddamento 28 à ̈ sostituito dal circuito di raffreddamento 128 e il gruppo di aspirazione 29 à ̈ sostituito dal gruppo di aspirazione 129. Inoltre, nella fattispecie illustrata nella figura 10, il fluido di raffreddamento à ̈ aria.

La navicella 3 à ̈ sostituita dalla navicella 103, e il mozzo 4 à ̈ sostituito dal mozzo 104, entrambi aperti verso l’esterno.

In maggior dettaglio, il sistema di raffreddamento 127 à ̈ supportato, in parte, dal mozzo 104 e, in parte, dalla navicella 103 ed atto a raffreddare la macchina elettrica 6 tramite un flusso di aria di raffreddamento, e, in particolare, à ̈ atto a convogliare un flusso di aria di raffreddamento prevalentemente in una direzione parallela all’asse di rotazione A2 fra una apertura di alimentazione 133 ricavata nel mozzo 104 e una apertura di scarico 136 ricavata nella navicella 103.

Inoltre il rotore 7 à ̈ chiuso dal lato opposto al mozzo 104 da un pannello 134 connesso all’estremità interna della struttura di supporto rotorica 10, e configurato in modo che non possa scorrere aria di raffreddamento dal mozzo 104 all’apertura di scarico 136 passando all’interno della struttura di supporto rotorica 10.

Il sistema di raffreddamento 127 comprende in successione, dall’apertura di alimentazione 133 all’apertura di scarico 136, un dispositivo di filtrazione 138 dell’aria in ingresso, un dispositivo di ventilazione 139, e il gruppo di aspirazione 129 comprendente le bocche di aspirazione 31, i tubi 30, un pannello 140 e un dispositivo di ventilazione 141.

Il dispositivo di filtrazione 138 à ̈ supportato dal mozzo 104, à ̈ disposto in corrispondenza dell’apertura di alimentazione 133 e comprende un panello 142 bombato, il quale à ̈ disposto di fronte all’apertura di alimentazione 133 e presenta una faccia convessa 143 rivolta verso l’esterno e un bordo 144 anulare con una convessità opposta; e un pannello 145 anulare, il quale presenta una faccia concava 146 estendentesi attorno al bordo 144 e rivolta verso il pannello 142 bombato; e un pannello 147 anulare, il quale si estende all’interno del pannello 142 bombato e comprende una faccia convessa 148 rivolta verso il panello 142 bombato e una faccia concava 149 rivolta verso il mozzo 104.

Il pannello 142 à ̈ supportato dal mozzo 104 per mezzo di bracci 150 distanziali, mentre i pannelli 145 e 147 sono fissati direttamente al mozzo 104 attorno all’apertura di alimentazione 133. I pannelli 142, 145, e 147 sono dei pannelli di guida del flusso d’aria in ingresso all’interno del mozzo 104 e sono dimensionati e disposti in una posizione relativa l’uno rispetto agli altri in modo da definire un percorso a labirinto per il flusso d’aria in ingresso. In questo modo, il dispositivo di filtrazione 138 impedisce o perlomeno limita l’ingresso di acqua, neve e, eventualmente, impurità nel mozzo 104 e nella navicella 103.

Il dispositivo di ventilazione 139 à ̈ disposto all’interno del mozzo 104 e comprende un ventilatore 151 motorizzato; una guida 152 parallela all’asse di rotazione A2; e una slitta 153, la quale à ̈ impegnata in modo scorrevole nella guida 152 in una direzione parallela all’asse di rotazione A2 e supporta il ventilatore 151.

La guida 152 comprende delle rotaie 154, le quali sono disposte attorno all’asse di rotazione A2 e si estendono in una direzione parallela all’asse di rotazione A2. Il ventilatore 151 ha la funzione di accrescere la velocità del flusso di aria nella direzione parallela verso la navicella 103.

Il ventilatore 151 à ̈ mobile lungo l’asse di rotazione A2 per spostare il ventilatore 151 in caso sia necessario permettere il passaggio di personale di servizio e anche per trovare la posizione ottimale di lavoro del ventilatore 151 stesso.

Il pannello 140 à ̈ supportato dalla navicella 103, e comprende un’apertura 155 connessa ai tubi 30 ed à ̈ affacciato al dispositivo di ventilazione 141 per guidare l’aria dalle bocche di aspirazione 31 al dispositivo di ventilazione 141.

Il dispositivo di ventilazione 141, il quale comprende un ventilatore 156 e delle staffe di fissaggio 157 per fissare il ventilatore 156 alla navicella 103 in prossimità dell’apertura di scarico 136.

In uso, la navicella 103 à ̈ orientata attorno all’asse A1 in modo da disporre l’asse di rotazione A2 nella direzione del vento e con le pale 5 a favore di vento.

Il circuito di raffreddamento 128 si estende, in parte, dall’apertura di alimentazione 133 all’estremità 24 di ingresso dei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9, passando attraverso il dispositivo di filtrazione 138 dell’aria, il dispositivo di ventilazione 139 e l’apertura 14.

In altre parole, l’aria di raffreddamento entra naturalmente attraverso il percorso a labirinto nell’apertura di alimentazione 133, transita all’interno del mozzo 104 e della navicella 103.

Inoltre il circuito di raffreddamento 128 si estende in parte, dall’estremità 24 di ingresso dei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 all’estremità 25 di uscita dei canali passanti rettilinei e anulari 19 e 9.

Il circuito di raffreddamento 128 si estende, in parte dall’estremità 25 di uscita dei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 all’apertura di scarico 136, passando attraverso le bocche di aspirazione 31, i tubi 30, l’apertura 155 e il dispositivo di ventilazione 141.

Infatti, l’aria di raffreddamento convogliata all’interno del mozzo 104 e della navicella 103 viene alimentata anche dal ventilatore 151, il quale contribuisce a superare eventuali perdite di carico dell’aria di raffreddamento e incrementa la velocità del flusso d’aria all’interno del mozzo 104 e della navicella 103.

In altre parole e in uso, l’aria di raffreddamento dopo essere entrata nel mozzo 104 viene aspirata dal dispositivo di ventilazione 141 passando all’interno dei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 e, di conseguenza, raffreddando il rotore 7. In particolare, l’aria di raffreddamento dopo aver attraversato il dispositivo di ventilazione 139, passa attraverso l’apertura 14, e successivamente attraverso i canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9. A questo punto, l’aria di raffreddamento viene convogliata attraverso le bocche di aspirazione 31 nei tubi 30, i quali convogliano l’aria fino all’apertura 155 del pannello 140. Infine il dispositivo di ventilazione 141 aspira l’aria di raffreddamento arrivata al pannello 140 e la fa fuoriuscire attraverso l’apertura di scarico 136.

Secondo una forma di attuazione alternativa alla forma di realizzazione illustrata nella figura 10 e rappresenta nella figura 11, sono omesse le bocche di aspirazione 31, i tubi 30, e il pannello 140. Di conseguenza, il sistema di raffreddamento 127 à ̈ sostituito dal sistema di raffreddamento 227, il gruppo di aspirazione 129 à ̈ sostituito dal gruppo di aspirazione 229, e la navicella 103 à ̈ sostituita dalla navicella 203. L’aerogeneratore 1 comprende una macchina elettrica 206 comprendente un rotore 207 e uno statore 208 distanziati da un canale passante anulare 209. Nella fattispecie illustrata à ̈ di tipo a anello: il rotore 207 à ̈ cavo e comprende una struttura di supporto rotorica 210 avente una forma sostanzialmente cilindrica estendentesi attorno all’asse di rotazione A2, mentre lo statore 208 comprende una struttura di supporto statorica 211 avente una forma sostanzialmente cilindrica estendentesi attorno all’asse di rotazione A2.

La navicella 203 comprende un elemento centrale 213 che ha la forma di un cilindro cavo.

Gli statori 8 e 208 sono sostanzialmente coassiali, in altre parole, hanno rispettivi assi di simmetria sostanzialmente coincidenti; sono distanziati uno rispetto all’altro e collegati fra loro per mezzo dell’elemento centrale 213. Nella fattispecie, l’elemento centrale 213 à ̈ interposto fra gli statori 8 e 208. I rotori 7 e 207 sono collegati fra loro tramite un gruppo di trasmissione 258 che trasferisce il moto di rotazione dal rotore 7 al rotore 207 come illustrato nella figura 11.

Il mozzo 104 Ã ̈ fissato direttamente al rotore 7 per trasferire il moto rotatorio indotto dal vento al rotore 7.

L’elemento centrale 213 à ̈ fissato al pilone 2 in modo girevole attorno a una direzione trasversale all’asse di rotazione A2, per direzionare il gruppo pale 5 a favore di vento.

La navicella 203 comprende due colletti 259 e 260 anulari, i quali sono disposti rispettivamente a contatto con le strutture di supporto statoriche 11 e 211, e definiscono le estremità opposte della navicella 203, in altre parole sono disposti da bande opposte rispetto alla navicella 203.

Gli statori 8 e 208, l’elemento centrale 213, e i colletti 259 e 260 anulari definiscono la struttura portante della navicella 203.

Il rotore 207 à ̈ accoppiato al colletto 260 per mezzo di un cuscinetto 212 disposto all’estremità della navicella 203 adiacente al rotore 207.

Il rotore 207 comprende una pluralità di settori attivi rotorici 15, mentre lo statore 208 comprende settori attivi statorici 16 (uno solo visibile in figura 11) comprendenti avvolgimenti statorici non illustrati nelle figure allegate. La pluralità di settori attivi rotorici 15 e la pluralità di settori attivi statorici 16 sono affacciati e separati dal canale passante anulare 209.

Ciascun settore attivo rotorico 15 comprende moduli magnetizzati 17 e guide magnetiche 18 ed à ̈ supportato dalla struttura di supporto rotorica 210 in modo da formare un canale passante rettilineo 19 racchiuso tra il settore attivo rotorico 15 e la struttura di supporto rotorica 10.

In maggiore dettaglio, ciascun canale passante rettilineo 19 Ã ̈ delimitato, da un lato, da un rispettivo modulo magnetizzato 17 e da una rispettiva coppia di guide magnetiche 18, e, dal lato opposto, dalla struttura di supporto rotorica 210, e lateralmente dai bracci 20 della struttura di supporto rotorica 210.

La struttura di supporto rotorica 210 à ̈ schematizzata come un unico corpo, nella forma di attuazione illustrata in figura 2, può essere definita da un unico corpo (monoblocco) con dei bracci 20 configurati per sostenere le guide magnetiche 18 oppure può essere definita da un cilindro rotorico cavo e da pinze fissate al cilindro rotorico cavo tramite bulloni di fissaggio e configurate per sostenere le guide magnetiche 18.

Con riferimento alla figura 11, il gruppo di trasmissione 258 Ã ̈ deformabile per permettere spostamenti relativi fra le macchine elettriche 6 e 206.

In particolare, il gruppo di trasmissione 258 Ã ̈ deformabile per permettere variazioni di allineamento e/o spostamenti relativi fra i rotori 7 e 207.

Il gruppo di trasmissione 258 comprende un giunto elastico 261 anulare e un albero di trasmissione 262 comprendente un cilindro cavo 263 collegato al rotore 7 attraverso il giunto elastico 261; e un cilindro cavo 264 collegato da un lato al cilindro cavo 263 tramite flange di connessione, e dal lato opposto al rotore 207.

Il giunto elastico 261 à ̈ elasticamente deformabile, quindi, quando il rotore 7 à ̈ sottoposto ad uno spostamento a causa di una sollecitazione trasmessa dalle pale 5, il giunto elastico 261 si deforma e riduce le sollecitazioni trasmesse al rotore 207. Inoltre, l’albero di trasmissione 262 presenta delle aperture 265, in corrispondenza del cilindro cavo 263. Le aperture 265 servono per far passare l’aria di raffreddamento all’interno del cilindro cavo 263, inoltre hanno diametri tali che un operatore possa accedere all’interno dell’albero di trasmissione 262.

La navicella 203 presenta, in corrispondenza del colletto 260 anulare, l’apertura di scarico 136, disposta dal lato opposto all’apertura di alimentazione 133 e in corrispondenza del rotore 207.

Inoltre il sistema di raffreddamento 227 comprende un deflettore 266 avente una forma troncoconica e presentante due basi anulari. Il deflettore 266 à ̈ connesso, lungo la base anulare avente diametro maggiore, all’estremità dello statore 8 opposta al mozzo 104. Il deflettore 266 à ̈ connesso, lungo la base anulare avente diametro minore, al cilindro cavo 263 in prossimità delle flange di connessione con il cilindro cavo 264. Il deflettore 266 à ̈ conformato per deviare l’aria di raffreddamento dall’estremità 25 di uscita dei canali passanti rettilinei e anulari 19 e 9 all’interno del cilindro cavo 263 attraverso le aperture 265 del cilindro cavo 263. In sostanza, il deflettore 266 definisce una bocca di aspirazione. Inoltre il sistema di raffreddamento 227 comprende un deflettore 267 avente una forma troncoconica disposto all’interno del rotore 207. In particolare il deflettore 267 à ̈ connesso da un lato al cilindro cavo 264 e dall’altro lato al colletto 260 anulare, in prossimità del cuscinetto 212. Inoltre, l’elemento centrale 213 comprende delle aperture 268 per permettere l’entrata di aria di raffreddamento all’interno dell’elemento centrale 213. Il deflettore 266, il deflettore 267, l’albero di trasmissione 262 e il dispositivo di ventilazione 141 sono parti funzionali del gruppo di aspirazione 229.

Il rotore 7 comprende il pannello 134 disposto in corrispondenza dell’albero di trasmissione 245 e disposto perpendicolarmente all’asse di rotazione A2 in modo che non possa scorrere aria di raffreddamento dal mozzo 104 all’albero di trasmissione 262 passando all’interno della struttura di supporto rotorica 10. Inoltre, la struttura di supporto 210 si estende fino al cilindro cavo 264 formando una superficie chiusa configurata in modo da impedire il passaggio di aria di raffreddamento proveniente dalle aperture 268 dell’elemento centrale 213 all’interno del rotore 207.

Secondo la presente forma di attuazione il circuito di raffreddamento 128 si estende, in parte, dall’estremità 25 di uscita dei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 all’apertura di scarico 136, passando attraverso il deflettore 266, l’albero di trasmissione 262, il deflettore 267, il colletto 260 anulare e il dispositivo di ventilazione 141. Il sistema di raffreddamento 227 comprende, inoltre, un circuito di raffreddamento 228 che si estende, in parte, dall’apertura 268 dell’elemento centrale 213 all’estremità 24 di ingresso dei canali passanti rettilinei e anulari 19 e 209 ricavati nella macchina elettrica 206. Inoltre, il circuito di raffreddamento 228 si estende, in parte, dalle estremità 24 di ingresso dei canali passanti rettilinei e anulari 19 e 209 del rotore 207 alle estremità 25 di uscita dei canali rettilinei anulari 19 e 209 del rotore 207 della macchina elettrica 206. Infine, il circuito di raffreddamento 228 si estende dalle estremità 25 di uscita dei canali rettilinei anulari 19 e 209 del rotore 207 della macchina elettrica 206 all’apertura di scarico 136.

In uso, il sistema di raffreddamento 227 agisce per raffreddare i rotori 7 e 207 attraverso due circuiti di raffreddamento 128 e 228 che sono attraversati da due flussi d’aria di raffreddamento distinti. In uso, il primo flusso d’aria di raffreddamento à ̈ definito da aria di raffreddamento che entra all’interno del mozzo 104 attraverso l’apertura di alimentazione 133, viene alimentato attraverso il ventilatore 151 e viene deviato nei canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 attraverso le aperture 14 della struttura di supporto rotorica 10. L’aria di raffreddamento attraversando i canali passanti rettilinei e anulare 19 e 9 si riscalda e viene convogliata attraverso il deflettore 266 e le aperture 265 nel cilindro cavo 263. L’aria di raffreddamento calda viene aspirata dal ventilatore 156 passando attraverso il cilindro cavo 264 e il deflettore 267 e uscendo dall’apertura di scarico 136. In questo modo il sistema di raffreddamento 227 raffredda il rotore 7 attraverso un primo flusso di aria di raffreddamento. Il secondo flusso d’aria di raffreddamento à ̈ utilizzato per raffreddare il rotore 207. Il secondo flusso di aria di raffreddamento entra attraverso le aperture 268 dell’elemento centrale 213 e viene convogliato verso i canali passanti rettilinei e anulari 19 e 209 ricavati nella macchina elettrica 206 grazie alla depressione creata dal ventilatore 156. Il secondo flusso di aria di raffreddamento, quindi, attraversa i canali passanti rettilinei e anulari 19 e 209 ricavati nella macchina elettrica 206 percorrendo una direzione parallela all’asse di rotazione A2 e viene aspirato dal ventilatore 156 e fatto fuoriuscire dall’apertura di scarico 136.

Grazie alla presente invenzione, il rotore 7 e il rotore 207 vengono raffreddati in maniera efficiente e viene eliminato l’inconveniente dell’arte nota in cui il rotore 207 viene raffreddato dall’aria di raffreddamento che ha già raffreddato il rotore 207, di conseguenza grazie alla presente invenzione il secondo flusso di aria di raffreddamento ha una temperatura minore dell’aria di raffreddamento dell’arte nota.

È inoltre evidente che la presente invenzione copre anche forme di attuazione non descritte nella descrizione dettagliata e forme di attuazione equivalenti che rientrano nell’ambito di protezione delle rivendicazioni allegate.

Claims (20)

1. RI V E N D I C A Z I O N I 1. Aerogeneratore raffreddato a fluido; l’aerogeneratore (1) comprendendo almeno una macchina elettrica (6; 206), la quale comprende uno statore (8; 208) provvisto di una struttura di supporto statorica (11; 211) e una pluralità di settori attivi statorici (16) supportarti dalla struttura di supporto statorica (11; 211), e un rotore (7; 207) girevole attorno ad un asse di rotazione (A2) e provvisto di una struttura di supporto rotorica (10; 210) e una pluralità di settori attivi rotorici (15) supportati dalla struttura di supporto rotorica (10; 210); e un sistema di raffreddamento (27; 127; 227) comprendente un circuito di raffreddamento (28; 128; 128, 228) estendentesi, in parte, lungo una pluralità di canali passanti (9, 19; 9, 19, 209, 19) adiacenti ad almeno uno fra i settori attivi rotorici (15) e i settori attivi statorici (16).
2. 2. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 1, in cui la pluralità di canali passanti (9; 209) comprende un canale passante anulare (9; 209) estendentesi attorno all’asse di rotazione (A2) e adiacente ai settori attivi rotorici (15) e ai settori attivi statorici (16).
3. 3. Aerogeneratore secondo una fra le rivendicazioni 1 e 2, in cui la pluralità di canali passanti (19) comprende una pluralità di canali passanti rettilinei (19), ciascuno dei quali à ̈ adiacente a un rispettivo settore attivo rotorico (15).
4. 4. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 3, in cui ciascun canale passante rettilineo (19) Ã ̈ delimitato dalla struttura di supporto rotorica (10) e da un settore attivo rotorico (15).
5. 5. Aerogeneratore secondo una fra le rivendicazioni 3 e 4, in cui ciascun settore attivo rotorico (15) comprende almeno due file di moduli magnetizzati (17); la pluralità di canali passanti rettilinei (19) comprendendo una pluralità di canali passanti intermedi (21), ciascuno dei quali à ̈ adiacente a entrambe le file di moduli magnetizzati (17).
6. 6. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la pluralità di canali passanti (9, 19; 9, 19, 209, 19) si estende parallelamente all’asse di rotazione (A2) fra un’estremità (24) di ingresso del fluido di raffreddamento e un’estremità (25) di uscita del fluido di raffreddamento.
7. 7. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 6, in cui il sistema di raffreddamento (27; 127) comprende un gruppo di aspirazione (29; 129) configurato per aspirare il fluido di raffreddamento dall’estremità (25) di uscita della pluralità di canali passanti (9, 19); il circuito di raffreddamento (28; 128) estendentesi, in parte lungo il gruppo di aspirazione (29; 129).
8. 8. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 7, in cui il gruppo di aspirazione (29) comprende almeno una bocca di aspirazione (31) affacciata all’estremità (25) di uscita dei canali passanti (9, 19).
9. 9. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 3, in cui la bocca di aspirazione (31) Ã ̈ solidale alla struttura di supporto statorica (11).
10. 10. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, e comprendente una navicella (3) solidale alla struttura di supporto statorica (11); in cui il circuito di raffreddamento (28) à ̈ un circuito chiuso, il gruppo di aspirazione (29) comprende uno scambiatore di calore (32) e una bocca di mandata (33) del fluido di raffreddamento disposta all’interno della navicella (3), e il circuito di raffreddamento (28) si estende, in parte fra la bocca di mandata (33) e l’estremità (24) di ingresso della pluralità di canali passanti (9, 19).
11. 11. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, comprendente una navicella (103); e in cui il circuito di raffreddamento (128) à ̈ un circuito aperto e il gruppo di aspirazione (29) si estende fra l’estremità di uscita (25) della pluralità di canali passanti (9, 19) e una apertura di scarico (136) realizzata nella navicella (103).
12. 12. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 11, in cui il sistema di raffreddamento (127; 227) comprende una apertura di alimentazione (133; 268) del fluido di raffreddamento; il circuito di raffreddamento (128; 228) estendentesi, in parte, fra l’apertura di alimentazione (133; 268) e l’estremità (24) di ingresso dei canali passanti (9; 19).
13. 13. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 12, comprendente un mozzo (104); e in cui l’apertura di alimentazione (133) à ̈ realizzata nel mozzo (104).
14. 14. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 11, in cui l’apertura di alimentazione (268) à ̈ realizzata nella navicella (203).
15. 15. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 6 a 13, in cui il circuito di raffreddamento (28; 128) si estende attraverso delle aperture (14) ricavate nella struttura di supporto rotorica (10) in modo da alimentare il fluido di raffreddamento all’estremità (24) di ingresso dei canali passanti (9, 19).
16. 16. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l’aerogeneratore (1) comprende un’ulteriore macchina elettrica (206; 6), la quale comprende un ulteriore statore (209; 9) provvisto di un’ulteriore struttura di supporto statorica (211; 11) e una ulteriore pluralità di settori attivi statorici (16) supportarti dalla ulteriore struttura di supporto statorica (211; 11), e un ulteriore rotore (207; 7) provvisto di un’ulteriore struttura di supporto rotorica (210; 10) e una ulteriore pluralità di settori attivi rotorici (15) supportati dalla ulteriore struttura di supporto rotorica (210; 10); un gruppo di trasmissione (258) per collegare il rotore (7; 207) all’ulteriore rotore (207; 7); e un sistema di raffreddamento (227) comprendente un ulteriore circuito di raffreddamento (228),estendentesi, in parte, lungo una pluralità di ulteriori canali passanti (9; 19) adiacenti ad almeno uno fra gli ulteriori settori attivi rotorici (15) e l’ulteriore pluralità di settori attivi statorici (16) dell’ulteriore macchina elettrica (206; 6).
17. 17. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 16, in cui il gruppo di trasmissione (258) comprende un albero di trasmissione (262) cavo; e in cui il sistema di raffreddamento (227) comprende un gruppo di aspirazione (229) configurato per aspirare il fluido di raffreddamento da un’estremità (25) di uscita della pluralità di canali passanti (9, 19) ricavati nella macchina elettrica (6) ed estendentesi, in parte, all’interno dell’albero di trasmissione (262); e in cui il circuito di raffreddamento (128) si estende, in parte, lungo il gruppo di aspirazione (229).
18. 18. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 17, in cui l’albero di trasmissione (262) comprende un primo cilindro cavo (263) comprendente delle aperture (265); e in cui il gruppo di aspirazione (229) comprende almeno una bocca di aspirazione definita da un deflettore (266) anulare disposto attorno al primo cilindro cavo (263) e configurato per guidare il fluido di raffreddamento dall’estremità (25) di uscita dei canali passanti (9, 19) ricavati nella macchina elettrica (6) all’interno dell’albero di trasmissione (262).
19. 19. Aerogeneratore secondo la rivendicazione 18, in cui il gruppo di aspirazione (229) comprende un ulteriore deflettore (267) anulare estendentesi all’interno del ulteriore rotore (207), collegato all’albero di trasmissione (262) e configurato per guidare il fluido di raffreddamento dall’interno dell’albero di trasmissione (262) a un’apertura di scarico (136) ricavata nella navicella (3).
20. 20. Aerogeneratore secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il fluido di raffreddamento à ̈ aria.